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金剛石（Diamond）的發(fā)展史

發(fā)布時間：2022-05-18 瀏覽數(shù)：5174

工業(yè)上金剛鉆的發(fā)展始于十八世紀(jì)，十八世紀(jì)后半葉，科學(xué)家才搞清楚金剛石的構(gòu)成，70至90年代，法國化學(xué)家拉瓦錫(1743~1794)等人進(jìn)行的在氧氣中燃燒金剛石的實驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)得到的是二氧化碳?xì)怏w，即一種由氧和碳結(jié)合在一起的物質(zhì)。這里的碳就來源于金剛石。終于，這些實驗證明了組成金剛石的材料是碳。知道了金剛石的成分是碳，仍然不能解釋金剛石為什么有那樣大的硬度。例如，制造鉛筆芯的材料是石墨，成分也是碳，然而石墨卻是一種比人的指甲還要軟的礦物。金剛石和石墨這兩種礦物為什么會如此不同?

金剛石與石墨原子圖

這個問題，是在1913年才由英國的物理學(xué)家威廉·布拉格和他的兒子做出回答。布拉格父子用X射線觀察金剛石，研究金剛石晶體內(nèi)原子的排列方式。他們發(fā)現(xiàn)，在金剛石晶體內(nèi)部，每一個碳原子都與周圍的4個碳原子緊密結(jié)合，形成一種致密的三維結(jié)構(gòu)。這是一種在其他礦物中都未曾見到過的特殊結(jié)構(gòu)。而且，這種致密的結(jié)構(gòu)，使得金剛石的密度為每立方厘米約3.5克，大約是石墨密度的1.5倍。正是這種致密的結(jié)構(gòu)，使得金剛石具有最大的硬度。換句話說，金剛石是碳原子被擠壓而形成的一種礦物。

金剛石原子圖

世界金剛石礦產(chǎn)資源并不豐富，隨著工業(yè)的興起，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足工業(yè)消費的需要。

20世紀(jì)60年代以來，人工合成金剛石技術(shù)興起，至90年代日臻完善，人造金剛石幾乎完全取代工業(yè)用天然金剛石，其用量占世界工業(yè)用金剛石消費量的90%以上（中國已達(dá)99%以上）

金剛石小晶體彩圖

1955年，美國通用電氣公司專門制造了高溫高壓靜電設(shè)備，得到世界上第一批工業(yè)用人造金剛石小晶體，從而開創(chuàng)了工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)人造金剛石磨料的先河，他們的年產(chǎn)量在20噸左右；不久，杜邦公司發(fā)明了爆炸法，利用瞬時爆炸產(chǎn)生的高壓和急劇升溫，也獲得了幾毫米大小的人造金剛石。

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